JP2002154820A - 非晶質微細シリカ粒子とその用途 - Google Patents
非晶質微細シリカ粒子とその用途Info
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- JP2002154820A JP2002154820A JP2000348537A JP2000348537A JP2002154820A JP 2002154820 A JP2002154820 A JP 2002154820A JP 2000348537 A JP2000348537 A JP 2000348537A JP 2000348537 A JP2000348537 A JP 2000348537A JP 2002154820 A JP2002154820 A JP 2002154820A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流動性に優れ、安定で高い摩擦帯電性を有
する非晶質微細シリカ粒子を提供する。 【解決手段】 珪素化合物の火炎加水分解によって製造
される非晶質シリカ粒子であって、平均粒径(メジアン
径)０.１〜０.７μm、ＢＥＴ比表面積５〜３０m2/gであ
り、分散係数(ｚ)が４０以下、ＢＥＴ比表面積に対する
摩擦帯電量の絶対値が２０μC/m2以上であることを特徴
とする非晶質微細シリカ粒子。
する非晶質微細シリカ粒子を提供する。 【解決手段】 珪素化合物の火炎加水分解によって製造
される非晶質シリカ粒子であって、平均粒径(メジアン
径)０.１〜０.７μm、ＢＥＴ比表面積５〜３０m2/gであ
り、分散係数(ｚ)が４０以下、ＢＥＴ比表面積に対する
摩擦帯電量の絶対値が２０μC/m2以上であることを特徴
とする非晶質微細シリカ粒子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いた複写機、プリンター、ファクシミリ、製版システム
などに広く用いられる電子写真用のトナー外添剤ないし
トナー内添剤、あるいは電子写真感光体の表面保護層や
電荷輸送層材料として好適な非晶質球状シリカ微粒子に
関する。より詳しく述べると、電子写真用トナーに外添
して流動性の改善や帯電性の制御、あるいは耐熱性や長
期保存性の改善、クリーニング特性の制御、キャリアや
感光体表面に対する付着性の制御、現像剤劣化挙動の制
御などの目的に用いられ、また電子写真用トナーに内添
して耐久性改善の目的で用いられ、更には電気的あるい
は機械的な負荷がかかる電子写真感光体の表面保護層に
微細な凹凸を形成し、接触面積を減少させて耐久性を改
善する目的で用いられる材料として好適な非晶質球状シ
リカ微粒子に関する。
いた複写機、プリンター、ファクシミリ、製版システム
などに広く用いられる電子写真用のトナー外添剤ないし
トナー内添剤、あるいは電子写真感光体の表面保護層や
電荷輸送層材料として好適な非晶質球状シリカ微粒子に
関する。より詳しく述べると、電子写真用トナーに外添
して流動性の改善や帯電性の制御、あるいは耐熱性や長
期保存性の改善、クリーニング特性の制御、キャリアや
感光体表面に対する付着性の制御、現像剤劣化挙動の制
御などの目的に用いられ、また電子写真用トナーに内添
して耐久性改善の目的で用いられ、更には電気的あるい
は機械的な負荷がかかる電子写真感光体の表面保護層に
微細な凹凸を形成し、接触面積を減少させて耐久性を改
善する目的で用いられる材料として好適な非晶質球状シ
リカ微粒子に関する。
【０００２】
【従来技術】電子写真用トナーの外添剤や内添剤とし
て、流動性の改善や帯電の制御などの目的で微細なシリ
カ粉末やチタニア等の粉末が従来から用いられている。
一般にこれらの平均粒径は０.００５〜０.０４０μm前
後であり、摩擦帯電量の絶対値は何れも１５μC/m2以下
である。また、電子写真感光体の表面保護層や電荷輸送
層の材料には平均粒径０.００５〜０.１５０μmのシリ
カ粉末が耐久性向上のために用いられている。
て、流動性の改善や帯電の制御などの目的で微細なシリ
カ粉末やチタニア等の粉末が従来から用いられている。
一般にこれらの平均粒径は０.００５〜０.０４０μm前
後であり、摩擦帯電量の絶対値は何れも１５μC/m2以下
である。また、電子写真感光体の表面保護層や電荷輸送
層の材料には平均粒径０.００５〜０.１５０μmのシリ
カ粉末が耐久性向上のために用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、電子写真の高速
化および高画像化に対応すべく、現像剤の帯電性の迅速
な立ち上がりや、現像剤の劣化挙動を制御する必要性か
ら、帯電性が高くてしかも粒径が大きく、シャープな粒
度分布を持った非晶質球状シリカ微粒子が望まれてい
る。ところが、従来の珪酸ナトリウムを原料として製造
される湿式シリカやシリカゲルはＮａ2Ｏ等のアルカリ
金属酸化物が不純物として混在するのを避けることがで
きず、このため帯電量が低く、かつ帯電量の立ち上がり
が遅いと云う欠点があり、耐久性にも問題があった。さ
らに電子写真材料の添加材として用いられている従来の
シリカ粉末は粒度分布がブロードであり、しかも平均粒
径がやや微細に過ぎる問題があった。
化および高画像化に対応すべく、現像剤の帯電性の迅速
な立ち上がりや、現像剤の劣化挙動を制御する必要性か
ら、帯電性が高くてしかも粒径が大きく、シャープな粒
度分布を持った非晶質球状シリカ微粒子が望まれてい
る。ところが、従来の珪酸ナトリウムを原料として製造
される湿式シリカやシリカゲルはＮａ2Ｏ等のアルカリ
金属酸化物が不純物として混在するのを避けることがで
きず、このため帯電量が低く、かつ帯電量の立ち上がり
が遅いと云う欠点があり、耐久性にも問題があった。さ
らに電子写真材料の添加材として用いられている従来の
シリカ粉末は粒度分布がブロードであり、しかも平均粒
径がやや微細に過ぎる問題があった。
【０００４】本発明は、電子写真材料の添加材として用
いられている従来のシリカ粉末におけるこのような問題
を解決したものであって、従来用いられているシリカ粒
子よりも平均粒径がやや大きく、シャープな粒度分布を
有し、かつ摩擦帯電量が大きい非晶質微細シリカ粒子を
提供するものである。
いられている従来のシリカ粉末におけるこのような問題
を解決したものであって、従来用いられているシリカ粒
子よりも平均粒径がやや大きく、シャープな粒度分布を
有し、かつ摩擦帯電量が大きい非晶質微細シリカ粒子を
提供するものである。
【０００５】
【課題を解決する手段】すなわち、本発明は以下の非晶
質微細シリカ粒子に関する。 （１）珪素化合物の火炎加水分解によって製造される非
晶質シリカ粒子であって、平均粒径(メジアン径)０.１
〜０.７μm、ＢＥＴ比表面積５〜３０m2/gであり、次式
[Ｉ]で表される分散係数(ｚ)が４０以下、ＢＥＴ比表面
積に対する摩擦帯電量の絶対値が２０μC/m2以上である
ことを特徴とする非晶質微細シリカ粒子。 ｚ＝Ｙ／２Ｘ ……[Ｉ] （Ｘはメジアン径、Ｙは累積１０％到達粒径から累積９
０％到達粒径までの粒径範囲） （２）シランカップリング剤および/またはオルガノポ
リシロキサンによって表面処理された上記(1)の非晶質
微細シリカ粒子。 （３）乾式法で表面処理された上記(2)の非晶質微細シ
リカ粒子。
質微細シリカ粒子に関する。 （１）珪素化合物の火炎加水分解によって製造される非
晶質シリカ粒子であって、平均粒径(メジアン径)０.１
〜０.７μm、ＢＥＴ比表面積５〜３０m2/gであり、次式
[Ｉ]で表される分散係数(ｚ)が４０以下、ＢＥＴ比表面
積に対する摩擦帯電量の絶対値が２０μC/m2以上である
ことを特徴とする非晶質微細シリカ粒子。 ｚ＝Ｙ／２Ｘ ……[Ｉ] （Ｘはメジアン径、Ｙは累積１０％到達粒径から累積９
０％到達粒径までの粒径範囲） （２）シランカップリング剤および/またはオルガノポ
リシロキサンによって表面処理された上記(1)の非晶質
微細シリカ粒子。 （３）乾式法で表面処理された上記(2)の非晶質微細シ
リカ粒子。
【０００６】さらに本発明は上記非晶質微細シリカ粒子
を用いた以下の用途に関する。 （４）上記(1)、(2)または(3)の非晶質微細シリカ粒子を
用いたことを特徴とする電子写真用現像剤。 （５）上記(1)、(2)または(3)の非晶質微細シリカ粒子を
用いたことを特徴とする感光体表面保護層材料 （６）上記(1)、(2)または(3)の非晶質微細シリカ粒子を
用いたことを特徴とする電荷輸送層材料。
を用いた以下の用途に関する。 （４）上記(1)、(2)または(3)の非晶質微細シリカ粒子を
用いたことを特徴とする電子写真用現像剤。 （５）上記(1)、(2)または(3)の非晶質微細シリカ粒子を
用いたことを特徴とする感光体表面保護層材料 （６）上記(1)、(2)または(3)の非晶質微細シリカ粒子を
用いたことを特徴とする電荷輸送層材料。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。本発明のシリカ粒子は、珪素化合物
の火炎加水分解によって製造される非晶質シリカ粒子で
あって、平均粒径(メジアン径)０.１〜０.７μm、ＢＥ
Ｔ比表面積５〜３０m2/gであり、次式[Ｉ]で表される分
散係数(ｚ)が４０以下、ＢＥＴ比表面積に対する摩擦帯
電量の絶対値が２０μC/m2以上のものである。 ｚ＝Ｙ／２Ｘ ……[Ｉ] ここで、Ｘはメジアン径、Ｙは累積１０％到達粒径から
累積９０％到達粒径までの粒径範囲である。式[Ｉ]から
明らかなように、分散係数(ｚ)は上記シリカ粒子のメジ
アン径を中心とする分布状態を示し、この値が小さいも
のほどメジアン径付近に粒度分布が集中している。な
お、累積１０％未満の粒径範囲、および累積９０％を上
回る粒径範囲は何れも分布の誤差が大きくなるので、累
積１０％到達粒径から累積９０％到達粒径までの粒径範
囲Ｙを基準とする。
て詳細に説明する。本発明のシリカ粒子は、珪素化合物
の火炎加水分解によって製造される非晶質シリカ粒子で
あって、平均粒径(メジアン径)０.１〜０.７μm、ＢＥ
Ｔ比表面積５〜３０m2/gであり、次式[Ｉ]で表される分
散係数(ｚ)が４０以下、ＢＥＴ比表面積に対する摩擦帯
電量の絶対値が２０μC/m2以上のものである。 ｚ＝Ｙ／２Ｘ ……[Ｉ] ここで、Ｘはメジアン径、Ｙは累積１０％到達粒径から
累積９０％到達粒径までの粒径範囲である。式[Ｉ]から
明らかなように、分散係数(ｚ)は上記シリカ粒子のメジ
アン径を中心とする分布状態を示し、この値が小さいも
のほどメジアン径付近に粒度分布が集中している。な
お、累積１０％未満の粒径範囲、および累積９０％を上
回る粒径範囲は何れも分布の誤差が大きくなるので、累
積１０％到達粒径から累積９０％到達粒径までの粒径範
囲Ｙを基準とする。
【０００８】なお、本発明のシリカ粒子に類似する既存
のシリカ粒子の分散係数(ｚ)は概ね４３％以上であり本
発明よりも分布が広い。一方、本発明の微細シリカ粒子
は分散係数(ｚ)が４０以下であり、従って、粒径がメジ
アン径付近に集中しており、従来品よりも格段に均一な
粒度を有し、容易に単分散可能な粒子である。また、後
述の火炎加水分解法によって得られる本発明の非晶質シ
リカ粒子は高純度である。従って、電子写真用トナーの
外添剤や内添剤として好適である。さらに、電子写真用
現像剤の材料、感光体表面保護層の材料、電荷輸送層の
材料などとして好適である。
のシリカ粒子の分散係数(ｚ)は概ね４３％以上であり本
発明よりも分布が広い。一方、本発明の微細シリカ粒子
は分散係数(ｚ)が４０以下であり、従って、粒径がメジ
アン径付近に集中しており、従来品よりも格段に均一な
粒度を有し、容易に単分散可能な粒子である。また、後
述の火炎加水分解法によって得られる本発明の非晶質シ
リカ粒子は高純度である。従って、電子写真用トナーの
外添剤や内添剤として好適である。さらに、電子写真用
現像剤の材料、感光体表面保護層の材料、電荷輸送層の
材料などとして好適である。
【０００９】本発明の非晶質シリカ粒子は、以上の平均
粒径と比表面積および分散係数を有するので、鉄粉等に
対する接触性に優れており、ＢＥＴ比表面積に対する摩
擦帯電量として絶対値２０μC/m2以上の大きな摩擦帯電
量を有することができる。なお、従来はシリカ粒子の重
量に対する摩擦帯電量を指標としているものが多いが、
重量に対する摩擦帯電量では凝集粉の場合、これが分散
すると摩擦帯電量が大きく変化し、正確な帯電状態を把
握し難いと云う問題がある。帯電量は粉末の分散性に大
きな影響を与え、また電子写真用現像剤の材料として用
いた場合に迅速な帯電の立ち上がりに直結する。本発明
の非晶質シリカ粒子はＢＥＴ比表面積に対する摩擦帯電
量の絶対値が２０μC/m2以上であるので電子写真用のト
ナーに添加したときに分散性が良く、また、迅速な帯電
の立ち上がり性を有する現像剤を得ることができる。
粒径と比表面積および分散係数を有するので、鉄粉等に
対する接触性に優れており、ＢＥＴ比表面積に対する摩
擦帯電量として絶対値２０μC/m2以上の大きな摩擦帯電
量を有することができる。なお、従来はシリカ粒子の重
量に対する摩擦帯電量を指標としているものが多いが、
重量に対する摩擦帯電量では凝集粉の場合、これが分散
すると摩擦帯電量が大きく変化し、正確な帯電状態を把
握し難いと云う問題がある。帯電量は粉末の分散性に大
きな影響を与え、また電子写真用現像剤の材料として用
いた場合に迅速な帯電の立ち上がりに直結する。本発明
の非晶質シリカ粒子はＢＥＴ比表面積に対する摩擦帯電
量の絶対値が２０μC/m2以上であるので電子写真用のト
ナーに添加したときに分散性が良く、また、迅速な帯電
の立ち上がり性を有する現像剤を得ることができる。
【００１０】本発明の上記非晶質シリカ粒子は、ガス状
の珪素化合物を火炎中に導いて加水分解することにより
非晶質シリカ微粒子を製造する方法において、火炎温度
をシリカの融点以上、火炎中のシリカ濃度を０.２５kg/
Nm3以上とし、生成したシリカ粒子をシリカの融点以上
の高温下に短時間滞留させることによって製造すること
ができる。
の珪素化合物を火炎中に導いて加水分解することにより
非晶質シリカ微粒子を製造する方法において、火炎温度
をシリカの融点以上、火炎中のシリカ濃度を０.２５kg/
Nm3以上とし、生成したシリカ粒子をシリカの融点以上
の高温下に短時間滞留させることによって製造すること
ができる。
【００１１】可燃性ガスおよび支燃性ガスにより火炎を
形成し、火炎温度をシリカの融点(1730℃)以上に高め、
これに原料ガスを導入して非晶質シリカ粒子を生成させ
る。原料ガスとしては四塩化珪素、トリクロロシラン、
ジクロロシラン、メチルトリクロロシラン等を用いるこ
とができ、可燃性ガスとしては水素や水素含有ガス、水
素生成ガスを使用することができる。支燃性ガスとして
は酸素や酸素含有ガスを使用することができる。火炎温
度がシリカの融点より低いと目的とする粒径のシリカ粒
子を得るのが難しい。
形成し、火炎温度をシリカの融点(1730℃)以上に高め、
これに原料ガスを導入して非晶質シリカ粒子を生成させ
る。原料ガスとしては四塩化珪素、トリクロロシラン、
ジクロロシラン、メチルトリクロロシラン等を用いるこ
とができ、可燃性ガスとしては水素や水素含有ガス、水
素生成ガスを使用することができる。支燃性ガスとして
は酸素や酸素含有ガスを使用することができる。火炎温
度がシリカの融点より低いと目的とする粒径のシリカ粒
子を得るのが難しい。
【００１２】原料ガスの供給量等を制御して火炎中のシ
リカの濃度を０.２５kg/Nm3以上、好ましくは０.２５〜
１.０kg/Nm3程度に調整する。シリカ濃度が０.２５kg/N
m3より低いと十分に粒子が成長せず、所望の粒径のもの
が得られない。一方、シリカ濃度が１.０kg/Nm3を上回
るとバーナにシリカが付着しやすくなり、また粒径の制
御も難しい。
リカの濃度を０.２５kg/Nm3以上、好ましくは０.２５〜
１.０kg/Nm3程度に調整する。シリカ濃度が０.２５kg/N
m3より低いと十分に粒子が成長せず、所望の粒径のもの
が得られない。一方、シリカ濃度が１.０kg/Nm3を上回
るとバーナにシリカが付着しやすくなり、また粒径の制
御も難しい。
【００１３】生成したシリカ粒子を火炎中(シリカの融
点以上の高温下)に短時間滞留させることによってシリ
カ粒子を成長させ、その粒径を制御する。滞留時間は
０.０２〜０.３０秒が適当である。滞留時間が０.０２
秒未満では粒子の成長が十分ではない。また、滞留時間
が０.３０秒より長いと生成したシリカ粒子どうしの融
着が生じ、さらに反応容器内壁に対するシリカの付着も
顕著になるので好ましくない。この滞留時間を確保する
ため、燃焼バーナの外周部で可燃性ガスを燃焼させるこ
とによって輻射で失われる熱量を補うと良い。
点以上の高温下)に短時間滞留させることによってシリ
カ粒子を成長させ、その粒径を制御する。滞留時間は
０.０２〜０.３０秒が適当である。滞留時間が０.０２
秒未満では粒子の成長が十分ではない。また、滞留時間
が０.３０秒より長いと生成したシリカ粒子どうしの融
着が生じ、さらに反応容器内壁に対するシリカの付着も
顕著になるので好ましくない。この滞留時間を確保する
ため、燃焼バーナの外周部で可燃性ガスを燃焼させるこ
とによって輻射で失われる熱量を補うと良い。
【００１４】なお、原料ガス、可燃性ガスおよび支燃性
ガスに希釈用ガス(空気や窒素ガスなど)を導入して燃焼
温度およびガス流速を調整することにより。シリカ粒子
の粒径を制御することができる。希釈用ガスの供給量を
増加して火炎温度を下げると共にガス流速を高めると、
シリカの滞留時間が減少し、粒子の成長が制限されるの
で比較的粒径が小さく、従って、比表面積の大きなシリ
カ粒子となる。
ガスに希釈用ガス(空気や窒素ガスなど)を導入して燃焼
温度およびガス流速を調整することにより。シリカ粒子
の粒径を制御することができる。希釈用ガスの供給量を
増加して火炎温度を下げると共にガス流速を高めると、
シリカの滞留時間が減少し、粒子の成長が制限されるの
で比較的粒径が小さく、従って、比表面積の大きなシリ
カ粒子となる。
【００１５】上記製造方法において、シリカ粒子の比表
面積(Ｓ)とメジアン径(ｒ)は、それぞれ火炎中のシリカ
濃度(ｖ)と滞留時間(ｔ)の積に対して、下記[II][III]
式で表される対数曲線に示す関係を有することが見出さ
れる。従って、このシリカ濃度(ｖ)と滞留時間(ｔ)を因
子としてシリカ粒子の比表面積(Ｓ)やメジアン径(ｒ)を
制御することができる。すなわち、目的の比表面積やメ
ジアン径に応じて火炎中のシリカ濃度や滞留時間を制御
する。 Ｓ＝３.５２（ｖ・ｔ）-0.4 ……[II] ｒ＝１.０７（ｖ・ｔ）0.4 ……[III]
面積(Ｓ)とメジアン径(ｒ)は、それぞれ火炎中のシリカ
濃度(ｖ)と滞留時間(ｔ)の積に対して、下記[II][III]
式で表される対数曲線に示す関係を有することが見出さ
れる。従って、このシリカ濃度(ｖ)と滞留時間(ｔ)を因
子としてシリカ粒子の比表面積(Ｓ)やメジアン径(ｒ)を
制御することができる。すなわち、目的の比表面積やメ
ジアン径に応じて火炎中のシリカ濃度や滞留時間を制御
する。 Ｓ＝３.５２（ｖ・ｔ）-0.4 ……[II] ｒ＝１.０７（ｖ・ｔ）0.4 ……[III]
【００１６】上記非晶質シリカ粒子はシランカップリン
グ剤あるいはオルガノポリシロキサンを用いて表面処理
することにより摩擦帯電性を安定化することができる。
具体的には、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロ
ロシラン、メチルトリクロロシラン、トリメチルアルコ
キシシラン、ジメチルジアルコキシシラン、メチルトリ
アルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等のシラン
カップリング剤、あるいは、オルガノポリシロキサン、
またはオルガノポリシロキサンを含む変性シリコーンオ
イル等、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルハ
イドロジェンシリコーンオイル、フェニルシリコーンオ
イルや非反応性シリコーンオイル、反応性シリコーンオ
イルを用いることができる。
グ剤あるいはオルガノポリシロキサンを用いて表面処理
することにより摩擦帯電性を安定化することができる。
具体的には、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロ
ロシラン、メチルトリクロロシラン、トリメチルアルコ
キシシラン、ジメチルジアルコキシシラン、メチルトリ
アルコキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等のシラン
カップリング剤、あるいは、オルガノポリシロキサン、
またはオルガノポリシロキサンを含む変性シリコーンオ
イル等、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルハ
イドロジェンシリコーンオイル、フェニルシリコーンオ
イルや非反応性シリコーンオイル、反応性シリコーンオ
イルを用いることができる。
【００１７】表面処理方法や条件は限定されない。通常
の表面処理方法を用いることができる。例えば、シラン
カップリング剤やオルガノポリシロキサンの所定量を必
要に応じて溶剤と共に金属酸化物粉末に滴下ないし噴霧
して十分に分散させた後、５０℃以上、好ましくは１０
０℃以上、特に好ましくは１００〜４００℃の加熱温度
下で、０.１〜５時間、好ましくは１〜２時間かけて撹
拌し、その後、冷却する乾式処理によって均一に表面処
理されたシリカ粒子を得ることができる。
の表面処理方法を用いることができる。例えば、シラン
カップリング剤やオルガノポリシロキサンの所定量を必
要に応じて溶剤と共に金属酸化物粉末に滴下ないし噴霧
して十分に分散させた後、５０℃以上、好ましくは１０
０℃以上、特に好ましくは１００〜４００℃の加熱温度
下で、０.１〜５時間、好ましくは１〜２時間かけて撹
拌し、その後、冷却する乾式処理によって均一に表面処
理されたシリカ粒子を得ることができる。
【００１８】本発明の非晶質シリカ粒子は以上のような
粒度特性(平均粒径、分散係数など)および摩擦帯電特性
を有するので、電子写真用現像剤、感光体表面保護層、
あるいは電荷輸送層の材料として好適である。
粒度特性(平均粒径、分散係数など)および摩擦帯電特性
を有するので、電子写真用現像剤、感光体表面保護層、
あるいは電荷輸送層の材料として好適である。
【００１９】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に示
す。 〔実施例１〕図１に示すように、原料の珪素化合物を気
化して供給するための蒸発器１、原料の珪素化合物ガス
を供給する供給管２、可燃性ガスを供給する供給管３、
支燃性ガスを供給する供給管４、これらの供給管２〜４
に接続したバーナー５、火炎加水分解反応を行う反応器
６、反応容器６の下流に連結された冷却管７、製造され
たシリカ粉末を回収する回収装置８、さらに下流に排ガ
ス処理装置９、排風機１０からなる製造装置を用い、以
下のようにして非晶質微細シリカ粒子を製造した。な
お、反応容器６の内壁は１０００℃以上の高温に耐える
ようにアルミナ煉瓦で内張りして用いた。製造工程 支燃性ガス供給管を開いて酸素ガスをバーナーに供給
し、着火用バーナー(図示省略)に点火した後、可燃性ガ
ス供給管を開いて水素ガスをバーナーに供給して火炎を
形成し、これに四塩化珪素を蒸発器１にてガス化して供
給し、表２に示す条件下で火炎加水分解反応を行わせ、
生成したシリカ粉末を回収装置８のバグフィルターで回
収した。粉末回収後の排ガスは排ガス処理装置９で処理
し、排風機１０を通じて排気した。原料の四塩化珪素ガ
ス量、水素ガスおよび酸素ガスの量、火炎中のシリカ濃
度と滞留時間、生成したシリカ粒子の粒度および分布係
数を表１に示した。また、これらのシリカ粒子につい
て、シリカ濃度０.２重量%で鉄粉キャリアに５分間分散
させた後に摩擦帯電量を測定した〔1kgf/cm2、１分間窒
素ブロー後に東芝ケミカル社製TB-200で測定した絶対値〕。
この値を表１に示した。なお、既存品のシリカ粒子の値
を対比して示した。また、実施例No.1〜No.６、および
既存品の粒度分布を図２に示した。
す。 〔実施例１〕図１に示すように、原料の珪素化合物を気
化して供給するための蒸発器１、原料の珪素化合物ガス
を供給する供給管２、可燃性ガスを供給する供給管３、
支燃性ガスを供給する供給管４、これらの供給管２〜４
に接続したバーナー５、火炎加水分解反応を行う反応器
６、反応容器６の下流に連結された冷却管７、製造され
たシリカ粉末を回収する回収装置８、さらに下流に排ガ
ス処理装置９、排風機１０からなる製造装置を用い、以
下のようにして非晶質微細シリカ粒子を製造した。な
お、反応容器６の内壁は１０００℃以上の高温に耐える
ようにアルミナ煉瓦で内張りして用いた。製造工程 支燃性ガス供給管を開いて酸素ガスをバーナーに供給
し、着火用バーナー(図示省略)に点火した後、可燃性ガ
ス供給管を開いて水素ガスをバーナーに供給して火炎を
形成し、これに四塩化珪素を蒸発器１にてガス化して供
給し、表２に示す条件下で火炎加水分解反応を行わせ、
生成したシリカ粉末を回収装置８のバグフィルターで回
収した。粉末回収後の排ガスは排ガス処理装置９で処理
し、排風機１０を通じて排気した。原料の四塩化珪素ガ
ス量、水素ガスおよび酸素ガスの量、火炎中のシリカ濃
度と滞留時間、生成したシリカ粒子の粒度および分布係
数を表１に示した。また、これらのシリカ粒子につい
て、シリカ濃度０.２重量%で鉄粉キャリアに５分間分散
させた後に摩擦帯電量を測定した〔1kgf/cm2、１分間窒
素ブロー後に東芝ケミカル社製TB-200で測定した絶対値〕。
この値を表１に示した。なお、既存品のシリカ粒子の値
を対比して示した。また、実施例No.1〜No.６、および
既存品の粒度分布を図２に示した。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１および図２に示すように、No.１〜６
のシリカ粒子は比表面積１０.７〜３０.０m2/g、平均粒
径(メジアン径)０.１９５〜０.３７μm、分布係数３１
〜３５％、キャリアとの摩擦帯電量の絶対値２０.５〜
３２.０であり、何れも本発明の範囲に含まれる。一
方、既存品のシリカ粒子は比表面積とメジアン径が本発
明の範囲に含まれるものの分散係数は本発明のシリカ粒
子よりも大きく、粒度分布のピークが本発明のシリカ粒
子より大きい。また摩擦帯電量の絶対値も小さい。
のシリカ粒子は比表面積１０.７〜３０.０m2/g、平均粒
径(メジアン径)０.１９５〜０.３７μm、分布係数３１
〜３５％、キャリアとの摩擦帯電量の絶対値２０.５〜
３２.０であり、何れも本発明の範囲に含まれる。一
方、既存品のシリカ粒子は比表面積とメジアン径が本発
明の範囲に含まれるものの分散係数は本発明のシリカ粒
子よりも大きく、粒度分布のピークが本発明のシリカ粒
子より大きい。また摩擦帯電量の絶対値も小さい。
【００２２】No.１〜６のシリカ粒子について、火炎中
のシリカ濃度(ｖ)と滞留時間(ｔ)の積に対する比表面積
(Ｓ)とメジアン径(ｒ)の関係を図３および図４に示し
た。この結果から、火炎中のシリカ濃度(ｖ)と滞留時間
(ｔ)の積は比表面積(Ｓ)とメジアン径(ｒ)に対して次式
[II][III]の関係にあることが見出された。 Ｓ＝３.５２（ｖ・ｔ）-0.4 ……[II] ｒ＝１.０７（ｖ・ｔ）0.4 ……[III]
のシリカ濃度(ｖ)と滞留時間(ｔ)の積に対する比表面積
(Ｓ)とメジアン径(ｒ)の関係を図３および図４に示し
た。この結果から、火炎中のシリカ濃度(ｖ)と滞留時間
(ｔ)の積は比表面積(Ｓ)とメジアン径(ｒ)に対して次式
[II][III]の関係にあることが見出された。 Ｓ＝３.５２（ｖ・ｔ）-0.4 ……[II] ｒ＝１.０７（ｖ・ｔ）0.4 ……[III]
【００２３】〔実施例２〕表１のNo.１のシリカ微粉末
１００重量部を用い、これをミキサーに入れ、窒素雰囲
気下、撹拌しながら、オルガノポリシロキサン５重量部
を滴下し、３００℃で１時間加熱撹拌した後に冷却し
た。このシリカ粉末について、実施例１と同様にして鉄
粉キャリアとの摩擦帯電量の絶対値を測定したところ２
５.２μC/m2であった。また、透過率法による疎水率は
９５％、ＢＥＴ比表面積は２０m2/gであり、カーボン量
は１.５重量％であった。このシリカ微粉末と市販のシ
リカ粉末〔日本アエロシ゛ル社製品RX200〕を負帯電性７μmト
ナー〔東芝ケミカル社製品K-30〕に各々０.５％添加して攪
拌混合し、トナー組成物を調製した、この流動性を測定
したところ４５μスクリーンの通過率が８３％であり、
優れた流動性を有していた。さらに、このトナー組成物
(４重量％)とフェライトキャリア(９６重量％、FS-02)と
を１分間摩擦帯電させたもの、１２０分間摩擦帯電させ
たものについて、ブローオフ帯電量測定装置(東芝ケミカル
社製品TB-220)を用い、摩擦帯電量をおのおの測定して
その比を求めたところ、帯電量の比は１.１であり、摩
擦時間の相違による帯電量の変動は少ないことが確認さ
れた。次に、上記トナー組成物を用い市販の複写機によ
って５万枚複写したところ、画像の濃度変化、かぶり、
白抜けなどの画像不良は無く、良好な画像特性を示し
た。また、複写後の感光体表層をマイクロスコープ(キーエ
ンス社製品、VH-6000)で観察したが、損傷は特に見当たら
ず良好であった。
１００重量部を用い、これをミキサーに入れ、窒素雰囲
気下、撹拌しながら、オルガノポリシロキサン５重量部
を滴下し、３００℃で１時間加熱撹拌した後に冷却し
た。このシリカ粉末について、実施例１と同様にして鉄
粉キャリアとの摩擦帯電量の絶対値を測定したところ２
５.２μC/m2であった。また、透過率法による疎水率は
９５％、ＢＥＴ比表面積は２０m2/gであり、カーボン量
は１.５重量％であった。このシリカ微粉末と市販のシ
リカ粉末〔日本アエロシ゛ル社製品RX200〕を負帯電性７μmト
ナー〔東芝ケミカル社製品K-30〕に各々０.５％添加して攪
拌混合し、トナー組成物を調製した、この流動性を測定
したところ４５μスクリーンの通過率が８３％であり、
優れた流動性を有していた。さらに、このトナー組成物
(４重量％)とフェライトキャリア(９６重量％、FS-02)と
を１分間摩擦帯電させたもの、１２０分間摩擦帯電させ
たものについて、ブローオフ帯電量測定装置(東芝ケミカル
社製品TB-220)を用い、摩擦帯電量をおのおの測定して
その比を求めたところ、帯電量の比は１.１であり、摩
擦時間の相違による帯電量の変動は少ないことが確認さ
れた。次に、上記トナー組成物を用い市販の複写機によ
って５万枚複写したところ、画像の濃度変化、かぶり、
白抜けなどの画像不良は無く、良好な画像特性を示し
た。また、複写後の感光体表層をマイクロスコープ(キーエ
ンス社製品、VH-6000)で観察したが、損傷は特に見当たら
ず良好であった。
【００２４】〔実施例３〕表１のNo.６のシリカ微粉末
１００重量部を用い、これをミキサーに入れ、窒素雰囲
気下、撹拌しながら、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)５
重量部を滴下し、２００℃で３時間加熱撹拌した後に冷
却した。このシリカ粉末について、実施例１と同様にし
て鉄粉キャリアとの摩擦帯電量の絶対値を測定したとこ
ろ４７.６μC/m2であった。また透過率法による疎水率
は９８％、ＢＥＴ比表面積は８m2/gであり、カーボン量
は０.１５重量％であった。このシリカ微粒子を用い実
施例２と同様にしてトナー組成物を調製した。このトナ
ー組成物の４５μスクリーンの通過率は９０％であり、
良好な流動性を示した。また、このトナー組成物につい
て実施例２と同様にして１分間摩擦帯電させたものと１
２０分間摩擦帯電させたものとの帯電量の比を測定した
ところ、この帯電量の比は１.２であり、摩擦時間の相
違による帯電量の変動は少ないことが確認された。さら
に、このトナー組成物を用い実施例２と同様にして５万
枚複写したところ、画像の濃度変化、かぶり、白抜けな
どの画像不良は無く、良好な画像特性を示した。また、
複写後の感光体表層に損傷は特に見当たらず良好であっ
た。
１００重量部を用い、これをミキサーに入れ、窒素雰囲
気下、撹拌しながら、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)５
重量部を滴下し、２００℃で３時間加熱撹拌した後に冷
却した。このシリカ粉末について、実施例１と同様にし
て鉄粉キャリアとの摩擦帯電量の絶対値を測定したとこ
ろ４７.６μC/m2であった。また透過率法による疎水率
は９８％、ＢＥＴ比表面積は８m2/gであり、カーボン量
は０.１５重量％であった。このシリカ微粒子を用い実
施例２と同様にしてトナー組成物を調製した。このトナ
ー組成物の４５μスクリーンの通過率は９０％であり、
良好な流動性を示した。また、このトナー組成物につい
て実施例２と同様にして１分間摩擦帯電させたものと１
２０分間摩擦帯電させたものとの帯電量の比を測定した
ところ、この帯電量の比は１.２であり、摩擦時間の相
違による帯電量の変動は少ないことが確認された。さら
に、このトナー組成物を用い実施例２と同様にして５万
枚複写したところ、画像の濃度変化、かぶり、白抜けな
どの画像不良は無く、良好な画像特性を示した。また、
複写後の感光体表層に損傷は特に見当たらず良好であっ
た。
【００２５】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、平均粒径
(メジアン径)０.１〜０.７μmおよび比表面積が５〜３
０m2/gであって、分散係数(ｚ)４０％以下のシャープな
粒度分布を有するシリカ微粒子を得ることができる。こ
のシリカ微粒子は真球に近い粒子形状を有し、しかも粒
径が格段に均一である。従って、摩擦帯電を生じ易く、
強帯電性が得られる。また、シリカ粒子が高純度である
こと、および粒子表面に細孔が殆どないので水分の吸着
が極めて少なく、帯電の立ち上りが迅速であり、その帯
電性を長時間維持することができる。さらに、粒径が大
きいために長期間の分散でもトナー内部に埋没せず、感
光体表面の保護層と紙との接点改善など、電子写真用現
像剤、感光体表面保護層、あるいは電荷輸送層の材料と
して好適である。
(メジアン径)０.１〜０.７μmおよび比表面積が５〜３
０m2/gであって、分散係数(ｚ)４０％以下のシャープな
粒度分布を有するシリカ微粒子を得ることができる。こ
のシリカ微粒子は真球に近い粒子形状を有し、しかも粒
径が格段に均一である。従って、摩擦帯電を生じ易く、
強帯電性が得られる。また、シリカ粒子が高純度である
こと、および粒子表面に細孔が殆どないので水分の吸着
が極めて少なく、帯電の立ち上りが迅速であり、その帯
電性を長時間維持することができる。さらに、粒径が大
きいために長期間の分散でもトナー内部に埋没せず、感
光体表面の保護層と紙との接点改善など、電子写真用現
像剤、感光体表面保護層、あるいは電荷輸送層の材料と
して好適である。
【図１】 本発明の製造方法を実施する製造装置の構成
図
図
【図２】 本発明のシリカ微粒子と既存品の粒度分布を
示すグラフ
示すグラフ
【図３】 本発明に係るシリカ粒子の比表面積の関係式
を示すグラフ
を示すグラフ
【図４】 本発明に係るシリカ粒子のメジアン径の関係
式を示すグラフ
式を示すグラフ
１−蒸発器、２−原料ガスの供給管２、３−可燃性ガス
の供給管、４−支燃性ガスの供給管、５−燃焼バーナ
ー、６−反応容器、７−冷却管、８−回収装置、９−排
ガス処理装置９、１０−排風機。
の供給管、４−支燃性ガスの供給管、５−燃焼バーナ
ー、６−反応容器、７−冷却管、８−回収装置、９−排
ガス処理装置９、１０−排風機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 9/08 ３７５ Ｇ０３Ｇ 9/08 ３７５ Ｆターム(参考） 2H005 AA06 AA08 CA26 CB13 EA01 EA05 EA10 2H068 AA04 AA14 BA58 BB34 CA06 4G072 AA25 BB05 BB13 DD05 GG01 GG02 HH07 HH28 HH30 JJ03 LL01 QQ09 RR05 RR11 RR30 TT01 TT06 TT30 UU30
Claims (6)
- 【請求項１】 珪素化合物の火炎加水分解によって製造
される非晶質シリカ粒子であって、平均粒径(メジアン
径)０.１〜０.７μm、ＢＥＴ比表面積５〜３０m2/gであ
り、次式[Ｉ]で表される分散係数(ｚ)が４０以下、ＢＥ
Ｔ比表面積に対する摩擦帯電量の絶対値が２０μC/m2以
上であることを特徴とする非晶質微細シリカ粒子。 ｚ＝Ｙ／２Ｘ ……[Ｉ] （Ｘはメジアン径、Ｙは累積１０％到達粒径から累積９
０％到達粒径までの粒径範囲） - 【請求項２】 シランカップリング剤および/またはオ
ルガノポリシロキサンによって表面処理された請求項１
の非晶質微細シリカ粒子。 - 【請求項３】 乾式法で表面処理された請求項２の非晶
質微細シリカ粒子。 - 【請求項４】 請求項１、２または３の非晶質微細シリ
カ粒子を用いたことを特徴とする電子写真用現像剤。 - 【請求項５】 請求項１、２または３の非晶質微細シリ
カ粒子を用いたことを特徴とする感光体表面保護層材料 - 【請求項６】 請求項１、２または３の非晶質微細シリ
カ粒子を用いたことを特徴とする電荷輸送層材料。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000348537A JP4904567B2 (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 非晶質微細シリカ粒子とその用途 |
| DE60133416T DE60133416T2 (de) | 2000-06-20 | 2001-06-20 | Amorphe feinpartikel aus siliziumdioxid, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung. |
| EP01941114A EP1361195B1 (en) | 2000-06-20 | 2001-06-20 | Amorphous, fine silica particles, and method for their production and their use |
| PCT/JP2001/005252 WO2001098211A1 (fr) | 2000-06-20 | 2001-06-20 | Fines particules de silice amorphes, leur procede de production et leur utilisation |
| US10/049,902 US7083770B2 (en) | 2000-06-20 | 2001-06-20 | Amorphous, fine silica particles, and method for their production and their use |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000348537A JP4904567B2 (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 非晶質微細シリカ粒子とその用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002154820A true JP2002154820A (ja) | 2002-05-28 |
| JP4904567B2 JP4904567B2 (ja) | 2012-03-28 |
Family
ID=18822104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000348537A Expired - Lifetime JP4904567B2 (ja) | 2000-06-20 | 2000-11-15 | 非晶質微細シリカ粒子とその用途 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4904567B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2006001832A (ja) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Degussa Ag | 表面変性シリカゲル |
| JP2007084383A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Mizusawa Ind Chem Ltd | 非晶質板状シリカ |
| JP2007191355A (ja) * | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Nippon Aerosil Co Ltd | 疎水化表面改質乾式法シリカ粉末 |
| JP2007334068A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Canon Inc | トナー及び画像形成方法 |
| JP2007334067A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Canon Inc | 画像形成方法 |
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| JP2009223302A (ja) * | 2008-02-20 | 2009-10-01 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置ないし画像形成用プロセスカートリッジ |
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-
2000
- 2000-11-15 JP JP2000348537A patent/JP4904567B2/ja not_active Expired - Lifetime
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